INTRODUCCIÓN A LAS CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN

UNIDAD I

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS COMPUTACIONALES

Parte I: Historia de la Computación

M.C. Benito Sánchez Rayasanchezraya@hotmail.com

Disponible en www.benito.org.mx

Departamento de Sistemas yComputación

INSTITUTO TECNOLÓGICODE MORELIA

Versión: 20170328

CONTENIDO

ANTECEDENTES HISTÓRICOS– Generaciones de computadoras– Medidas de almacenamiento y transmisión– Clasificación de las computadoras

HARDWARE– Componentes básicos de un sistema computacional

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ANTECEDENTES HISTÓRICOS

Antecedentes Primera generación Segunda generación Tercera generación Cuarta generación Quinta generación Sexta generación

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ANTECEDENTES

4000 A.C.– Los sumerios inician el registro de operaciones

comerciales en tablillas de arcilla 3000 A.C.

– El ábaco es inventado en Babilonia 250-230 A.C.

– La Criba de Eratóstenes es utilizada para determinar números primos.

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79– El Dispositivo Antiquitera permite obtener

meses lunares entre 29 y 30 días terrestres cuando es ajustado a la latitud y día de la semana correctos.

1300– Abacos de cuentas y alambre reemplazan a los

rodillos de cálculo chinos.

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1612– John Napier inventa los logaritmos y una

calculadora que llama "Los huesos deNapier". Son palos numerados que estánalineados para hacer cálculos.

1623– Un reloj calculador es creado por William (Wilhelm)

Schickard con un mecanismo de acarreo conducido por engranes como ayuda en la multiplicación de números de varios dígitos.

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1642-1643– Blaise Pascal construye

la primera sumadora mecánica a la que nombra Pascalina.

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1666– Samuel Morland crea una calculadora mecánica que es

capaz de sumar y restar. 1674

– El Calculador Gradual esuna máquina construida porGottfried Wilhelm Leibniz capazde sumar y restar así como dividiry multiplicar usando un engranecilíndrico graduado.

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1786– J.H. Mueller concibe una

"máquina de diferencias" pero no puede hacerse de fondos para construirla.

1801– Joseph-Marie Jacquard crea

un telar controlado por tarjetas perforadas.

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1820– El Aritmómetro de Thomas, está basado en el

principio del engrane cilíndrico de Leibniz. Este se convierte en el primer dispositivo de cálculo producido y vendido en masa.

1822– Charles Babbage inicia el diseño y construcción de la

Máquina Diferencial (tablas celestes y navegación marina.

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1832– Babbage y Joseph Clement producen

una parte de la Máquina Diferencial,pero no se termina.

1834-1835– Charles Babbage cambia su objetivo a la

construcción de la MáquinaAnalítica, calculadora de propósito generalcon la idea de la programación, tampoco se termina.

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1901– Aparecen los perforadores de

tarjetas. 1904

– John A. Fleming patenta la válvula de vacío diodo.

1906– Lee de Forest agrega una

tercera válula al diodo de Fleming para crear una válvula de vacío tri-electrodo.

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Regla de Cálculo:

Aritméticas, Trigonométricas, logaritmos, etc.

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1930– Vannevar Bush y sus colegas en el

MIT diseñan y construyen el Analizador Diferencial, computador analógico que resuelve varias ecuaciones diferenciales.

1943-1946– Se construye la ENIAC en la

Universidad de Pennsylvania. Utiliza 18000 válvulas, pesa 30 toneladas y efectúa 5000 sumas por segundo, consumo de 200 Kw.

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Eniac

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1943– Colossus, un computador de

válvulas de vacío británico, es operacional en Bletchley Park por Alan Turing, Tommy Flowers, y M. H. A. Newman. Este es considerado el primer dispositivo de cálculo completamente electrónico.

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1944– La Mark 1 de Harvard es producida por Howard

Aiken. Esta máquina no está considerada como computadora electrónica debido a que no era de propósito general y su funcionamiento estaba basado en dispositivos electromecánicos llamados relevadores.

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1945– La EDVAC (Electronic Discrete Variable

Automatic Computer). Tenía aproximadamente 4000 bulbos y usaba un tipo de memoria basado en tubos llenos de mercurio por donde circulaban señales eléctricas sujetas a retardos. El primer programa lo ejecuta en 1952. Es la primera computadora programable.

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EDVAC

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UNIVAC I

En 1951 Primera en leer cintas

magnéticas Primera comercial Se uso en el Censo de

1950, en E.U.A.

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ENIAC

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IBM 701

En 1953 Se fabricaron 18

unidades Esta serie fue la más

exitosa, con modelos como 702, 650 y 750.

Las primeras fabricadasen serie

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En Resumen: PRIMERA GENERACIÓN

Principal característica: Bulbos y tarjetas perforadas Abarca la década de los 50´s Eran programadas en lenguaje máquina Enormes y costosas Electromecánicas Almacenamiento en tambor magnético Computadoras de esta generación:

– ENIAC 1943-1946– EDVAC 1949– UNIVAC I 1951– IBM 701 1953

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Bulbos

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Bulbos

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Tarjetas perforadas

UNIDAD VALOR1 bit 0 ó 1

1 byte 8 bits

1 Kilobyte (KB) 1024 bytes

1 Megabyte (MB) 1024 KB

1 Gigabyte (GB) 1024 MB

1 Terabyte (TB) 1024 GB

1 Petabyte (PB) 1024 TB

– Unidades de almacenamiento

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Unidades de transmisiónMEDIDA ABREVIATURA VELOCIDAD

Kilobits por segundo Kbps 1000 bps

Megabits por segundo Mbps 1 000 000 bps

281 MB ≠ 1 Mb

Velocidad de una computadora– La velocidad de una computadora se mide en:

Hz. Ciclos de reloj. Un hercio representa un ciclo por cada segundo, (ciclo=repetición de un suceso)

FLOPS. Se refiere al desempeño real. Este se utiliza en las supercomputadoras como la BLUE Gene

– FLoating point Operations Per Second

– Tarea: Probar las aplicaciones: Performance Test, QwikMark

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EJEMPLOS:CPU o Equipo FLOPS Hz

Intel P4 12 GFLOPS 3.06 GhzIntel P4 1 GFLOPS 1.8 GhzIBM, Motorola y ApplePower PC 440 (PPC)

2.8 GFLOPS 700 Mhz

AMD Opteron Dual Core 5.2 GFLOPS 2.6 GhzIntel Xeon 12 GFLOPS 3 GhzIntel Core 2 Duo 1,800 GFLOPSRoadRunner 1,456,704 GFLOPSJaguar 2.5 PFLOPS30

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Fecha: Junio 2016País: China

Fuente:https://www.top500.org

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SEGUNDA GENERACIÓN

Década de los 60´s. Construidas por transistores Cintas magnéticas Aparece la programación (COBOL,

FORTRAN, LISP, ALGOL) Los primeros algoritmos (Quick Sort) Aparece la pantalla Son más rápidas, más pequeñas, menos

calor, menor costo33

Computadoras representativas:

Philco 212 UNIVAC M460 CDC modelo 1604 IBM 709, 7090 RCA 601 Cash Register modelo NCR 315

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Transistores

Cintas Magnéticas

RCA 601

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Funcionamiento de una computadora:– Se requiere el código ASCII de 256 símbolos

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TERCERA GENERACIÓN

Construidas a base de circuitos integrados Manejo por S.Operativos Aumento de fiabilidad Aparece:

– La Multiprogramación– Las minicomputadoras– La ley de Moore– ArpaNet– Impresoras– Discos Flexibles– El PASCAL

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Discos flexibles (extraíbles)

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Discos duros

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Aparece Teleproceso Primer procesador Intel 4004

– Nov 1971– 2300 transistores, era de 4 bits– 60 000 operaciones x seg

Aparece el 8008 de Intel Apple A10 Fusion

– iPhone 7 (Sept 2016)– 3.3 billones de transistores41

Modelos:– IBM 360, con S.O. Llamado OS– CDC serie 6000 (1 millón de operaciones x seg en

punto flotante)– Serie IBM 370– DEC modelo PDP –8– DEC modelo PDP –11– Series 3000 y 9000 de HP– Altair 8800, primeras PCs

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PDP-11

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HP 3000 Series

CUARTA GENERACIÓN

Miniaturización => chips => microprocesadores Se popularizan las aplicaciones

– Procesadores, hojas de cálculo, paq. Gráficos, etc Llegan a los hogares Computadoras con todo integrado Se produce la PC Se funda Microsoft (Paul Allen y Bill Gates)

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El Altair 8800, se vendia en 397 dolares.– 256 bytes de memoria– Empleaba lenguaje máquina

En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs crean Lisa, y despues crean Apple.

1981 PC de IBM – 3000 dólares– 8088– Floppy

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Surge BASIC y MSDOS Ventas de PCs:

– 1981, 800 000– 1982, 1 400 000– 1984 y 1987, 60 000 000

Memorias electrónicas

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Procesadores Intelhttp://www.intel.com/pressroom/kits/quickrefyr.htm

1971 microprocesador Intel 8004 (4 bits) 1972 8008 (8 bits) 1974 8080 1978 8086 1979 8088 1982 80286 1985 80386 (32 bits) 1989 80486

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1993 Pentium 1997 Pentium II 1999 Pentium III 2000 Pentium 4 2001 Itanium (64 bits) 2002 Itanium II 2003 Pentium 4 HT 2003 Pentium 4 EE

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2005 Pentium D 2006 Core Duo 2006 Core 2 Duo 2007 Core 2 Quad 2007 Dual Core Itanium 2007 Quad Core Intel Xeon 2008 Core 2 Extreme 2010 Core i3

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2010 Core i3 2010 Core i5 2011 Core i7 2011 Core i3, i5, i7 1 a 6ta Generación

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Ejemplo del 2016:Intel® Xeon Processor E7-8890 v4

3.40 Ghz, 60MB Cache24 Cores

48 Threadshttp://ark.intel.com/es/products/93790/Intel-Xeon-

Processor-E7-8890-v4-60M-Cache-2_20-GHz

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QUINTAGENERACIÓN

Lenguajes de alto nivel visuales

Inteligencia artificial– Prueba de Turing

Sistemas expertos– Imitar el comportamiento

de un profesional humano Redes neuronales Robótica54

Honda Asimo - New Soul Commercial – https://www.youtube.com/watch?v=3UMD-Pt4oEs

RoboCup 2011 Kid Size: USA / Japan (Final)– http://youtu.be/XLKKbz2mNyo

Profesores robots en las escuelas infantiles de Corea del Sur– http://youtu.be/7Te7ijnyNPs

Robot controlado por el pensamiento– http://youtu.be/RfH30wIxVJE

Robot Atlas– https://youtu.be/MIfI6gLNZ6o

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Reconocimiento de gestos en Samsung Smart TV– https://youtu.be/gsAAPlL4HcE

Samsung Galaxy Note 7– https://youtu.be/_eRnHUvrBpg

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57 Robot Profesor y Recepcionista: Saya(2010)

Teoría del valle inquietante of Masahiro Mori

– Un reflejo humano para rechazar o sentirnos incómodos ante la apariencia muy realista de un robot, una animación 3D, un títere, etc.

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Robot vs humano

IBM Watson

– La supercomputadora creada por IBM, Watson, consiguió vencer a dos contrincantes humanos en Jeopardy!, un concurso televisivo de preguntas y respuestas.

– Capaz de comprender el lenguaje natural y de comunicarse a través de él.

– Amplia variedad de temas: ciencias biológicas y música clásica, y preguntas sobre el programa Saturday NightLive.59

Supercomputadora de IBM gana partida de Jeopardy! a humanos(20 Feb 2011)

Video:https://www.youtube.com/watch?v=D2H5j_UYtSM

Cómputo paralelo Cómputo distribuido Cómputo móvil Cómputo ubicuo Cómputo en la nube

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SEXTA GENERACIÓN

Computadoras portátiles PDAs Multimedia Dispositivos móviles inalámbricos

– SPOT, UPnP, Smartphone, etc. Reconocimiento de patrones

– Voz, escritura, rostros, objetos, movimientos, huellas, etc Computadoras ópticas

– Luz, sin calor, rápidas Computadoras quánticas

– Electrones, qbits, inestables, super rápidas61

Osborne in 1981.

Super cómputo– MPP Procesadores Paralelos Masivos– Cluster de computadoras

Web Cam Mensajería Comercio electrónico Realidad virtual

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CLUSTER

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Blue Gene64

Blue Gene65

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Estándares WiFi

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WiFi Velocidad Frecuencia Distancia (metros)

Observaciones

WiFi 802.11a 54 Mbps 5 GhzWiFi 802.11b 11 Mbps 2.4 Ghz 50mWiFi 802.11g 54 Mbps 2.4 Ghz

WiFi 802.11n 150 a 600 Mbps 120m interiores, 300m exteriores

WiFi 802.11ac 1300 Mbps 5 Ghz BeamformingWiFi 802.11ad 4.6 Gbps 60 Ghz

WiFi 802.11ah Up 20 Gbps 2.4 Ghz Para IoT

Bajo demanda:– Música– Video– Noticias personalizadas

Teletrabajo Robos masivos de

derechos de autor.

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Redes sociales:– Facebook– Twitter– Google + (plus)– Second Life

Video YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=jsLNTyfcNR0

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Memorias compactas– M2 (Memory Stick Micro)– MicroSD (Secury Digital)– Memorias USB (Flash)– Discos duros externos USB

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CD DVD Blu RayCaracterística Blu Ray HD DVD DVD CD

Capacidad por capa 25 GB 15 GB 4.7 GB 700 MB

Capacidad total 100 GB 60 GB 17 GB 700 MB

Resiste a rayones Regular Si No No

Polvo Regular Si No No

Empresas Sony, Phillips, Hitachi, LG, Matsushita, Mitsubishi, Pioneer, Samsung, Sharp, TDK, Thompson Multimedia, HP y Dell

NEC, Toshiba, Sanyo, Microsoft y Memory Tech

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Clasificación de las computadoras

Clasificación1. Por su tipo de dato

Analógicas– Comparación de mediciones

Digitales– Valores discretos (exactos).

2. Por su propósito Propósito especifico

– Diseño, elaboración y uso, para un solo fin Propósito general

– Reprogramables73

Clasificación3. Por su capacidad y rendimiento

Supercomputadora– Las más potentes de propósito

especifico, aplicaciones científicas complejas, $USD 30 millones.

Mainframe– Cientos de usuarios y dispositivos,

con programas diferentes. Minicomputadora

– Multiusuario74

Workstation (Estación de trabajo)– Servidores pequeños, para

ingeniería diseño gráfico, y publicidad

Computadora personal– Ofimática, internet y

entretenimiento.a) Escritoriob) Portátil

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Tablets Netbook Tableta Computadora de bolsillo (PDA)

– Aplicaciones reducidas de una portátil SmartPhone

– PDA + teléfono móvil Smart Watch

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Samsung Galaxy Gear.

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Smart Watch

Apple Watch

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Cómputo en la nube– Email

Gmail, Hotmail (Outlook), Yahoo, e Institucionales– Redes Sociales

Facebook, Twitter, LinkedIn, Google +– Almacenamiento

Microsoft Onedrive, Dropbox, Google Drive– Sistemas operativos

Chrome OS– Aplicaciones

Office 365– Infraestructura

Servidores y computadoras; es decir, Hardware80

Asistentes inteligentes:– Siri– Cortana– Google now

Tracking:– Google– FB– Microsoft– Twitter– Etc.81

Investigar:– ¿Qué es Internet de las cosas?, y algunos ejemplos

http://expansion.mx/tecnologia/2016/09/21/el-internet-de-las-cosas-presiona-a-las-empresas-a-blindar-su-wifi

– ¿Qué es Cómputo vestible?, y algunos ejemplos. Tenis Nike

– http://lifeandstyle.mx/estilo/2016/10/04/nike-presenta-oficialmente-el-calzado-de-back-to-the-future

– Nike HyperAdapt: https://youtu.be/z7Cyv3cvIxY– Nike Mag: https://youtu.be/NimGxU4Qnhk82

Automóvilesautónomos

– Tesla, Apple, Google, Uber– Noticia:

http://www.elfinanciero.com.mx/tech/uber-lanza-programa-piloto-de-autos-autonomos-en-eu.html83

Droneshttp://es.engadget.com/2017/03/07/airbus-coche-dron-techo-atascos/

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Sony Aibohttps://www.youtube.com/watch?v=CEMZSWB6IcI

85Steve Ballmer y Bill Gates

86 Mark ZuckerbergSteve JobsJack Dorsey